稀土金属、及其合金.ppt

采用与物理气相沉积法（PVD）相同的加热源，将原料（金属氧化物、氢氧化物、金属醇盐等）转化为气相，再通过化学反应，成核生长得到纳米粒子；化学气相沉积(CVD)是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。从理论上来说，它是很简单的：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。淀积氮化硅膜(Si3N4)就是一个很好的例子，它是由硅烷和氮反应形成的。化学气相沉积法纳米材料的制备方法纳米粒子的制备方法很多，可分为物理方法和化学方法

物理方法

真空冷凝法

用真空蒸发、加热、高频感应等方法使原料气化或形成等粒子体，然后骤冷。其特点纯度高、结晶组织好、粒度可控，但技术设备要求高。通过机械粉碎、电火花爆炸等方法得到纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。2.物理粉碎法采用球磨方法，控制适当的条件得到纯元素、合金或复合材料的纳米粒子。其特点操作简单、成本低，但产品纯度低，颗粒分布不均匀。3.机械球磨法化学方法气相沉积法利用金属化合物蒸气的化学反应合成纳米材料。其特点产品纯度高，粒度分布窄。沉淀法把沉淀剂加入到盐溶液中反应后，将沉淀热处理得到纳米材料。其特点简单易行，但纯度低，颗粒半径大，适合制备氧化物。高温高压下在水溶液或蒸汽等流体中合成，再经分离和热处理得纳米粒子。其特点纯度高，分散性好、粒度易控制。水热合成法金属化合物经溶液、溶胶、凝胶而固化，再经低温热处理而生成纳米粒子。其特点反应物种多，产物颗粒均一，过程易控制，适于氧化物和Ⅱ～Ⅵ族化合物的制备。4溶胶凝胶法两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液，在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得纳米粒子。其特点粒子的单分散和界面性好，Ⅱ～Ⅵ族半导体纳米粒子多用此法制备。微乳液法习题什么叫材料制备？有哪几个特点？在材料制备中有几种取代方式？其定义分别是什么？稀土材料的现代合成技术中采用的化学沉淀法，主要有几种常见的合成方法，具体名称为？简述溶胶凝胶法的基本过程。什么是自蔓延高温合成法？主要反应有哪几种？简述自蔓延高温合成法的主要应用工艺。在纳米材料的制备中，物理方法有几种？化学方法有哪几种？第五章

稀土金属及合金材料稀土金属的生产又叫稀土火法冶金生产。稀土金属一般分为混合稀土金属和单一稀土金属。混合稀土金属的组成与矿石中原有的稀土成份接近，单一金属是各稀土分离精制的金属。以稀土氧化物（除钐、铕、镱及铥的氧化物外）为原料用一般冶金方法很难还原成单一金属，因其生成热很大、稳定性高。目前生产稀土金属常用的原料是它们的氯化物和氟化物。121、稀土金属的制备（1）熔盐电解法工业上大批量生产混合稀土金属一般使用熔盐电解法。把稀土氯化物等稀土化合物加热熔融，然后进行电解，在阴极上析出稀土金属。电解法有氯化物电解和氧化物电解两种方法。单一稀土金属的制备方法因元素不同而异。钐、铕、镱、铥因蒸气压高，不适于电解法制备，而使用还原蒸馏法。其它元素可用电解法或金属热还原法制备。氯化物电解是生产金属最普通的方法，特别是混合稀土金属工艺简单，成本便宜，投资小，但最大缺点是氯气放出，污染环境。氧化物电解没有有害气体放出，但成本稍高些，一般生产价格较高的单一稀土如钕、镨等都用氧化物电解。11875年，希尔伦布兰德提出此方法。影响因素：2熔度（碱金属或碱土金属的氯化物）4电解质的粘度、导电性、密度、蒸气压表面张力等3电解质体系a)稀土氯化物熔盐电解电解法只能制备一般工业级的稀土金属，如要制备杂质较低，纯度高的金属，一般用真空热还原的方法来制取。一般是把稀土氧化物先制成氟化稀土，在真空感应炉内用金属钙进行还原，制得粗金属，然后再经过重熔和蒸馏获得较纯的金属，这一方法可以生产所有的单一稀土金属，但钐、铕、镱、铥不能用这种方法。钐、铕、镱、铥与钙的氧化还原电位仅使氟化稀土产生部分还原。一般制备这些金属，是利用这些金属的高蒸汽压和镧金属的低蒸气压的原理，将这四种稀土的氧化物与镧金属的碎屑混合压块，在真空炉中进行还原，镧比较活泼，钐、铕、镱、铥被镧还原成金属后收集在冷凝器上，与渣很容易分开。（2）真空热还原法钙或锂还原稀土氯化物镧或铈还原稀土氧化物钙还原稀土氟化物常用的还原方法有：2、稀土金属粉末的制备由于金属粉末的活泼性，一般方法（机械制粉、还原剂法等）都难以获得。采用氢化－脱氢法制备粉末300-400℃惰性气体稀土金属－－－－稀土氢化物－－－－－粉碎1x105Pa